焊膏使用技术规范标

焊膏的使用规范 摘要由焊膏产生的缺陷占SMT中缺陷的6０%—70%,所以规范合理使用焊膏显得尤为重要。本文结合本部门使用的阅历来介绍焊膏的一些特性和使用储存的方法。 关键词焊膏漏版再流焊 Ａbstｒａcｔ 　 Ａbouｔ ６0％—７０% defeｃt　ｏｆ　ｔhe ｓurfaｃe　mount ｐrｏcess iｓ ｍadｅ by solder ｐａｓｔe,　so it is ｉｍpoｒtaｎt tｏ ｕｓｅ solder ｐaste　ｒeasｏnａble. Combiｎｅ　the exｐeｒiｅｎce ｏｆ　ｓoｌder pａste ｏf ｏuｒ　dｅpartmｅnt， ｉｎｔｒoduce　the ｃhaｒacteristｉｃ　aｎd sｔorｅ　using method． Keyｗｏrd 　soldｅｒ　ｐａstｅ steｎcｉl ｒｅｆlｏw 概述 随着再流焊技术的应用,焊膏已成为表面组装技术(SMT)中最要的工艺材料,近年来获得飞速进展。在表面组装件的回流焊中,焊膏被用来实施表面组装元器件的引线或端点与印制板上焊盘的连接。焊膏涂覆是表面组装技术一道关键工序，它将直接影响到表面组装件的焊接质量和牢靠性。 焊膏的构成 焊膏是一种均质混合物,由合金焊料粉,糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有肯定粘性和良好触变性的膏状体。在常温下，焊膏可将电子元器件初粘在既定位置,当被加热到肯定温度时(通常1830C)随着溶剂和部分添加剂的挥发，合金粉的熔化,使被焊元器件和焊盘连在一起，冷却形成永久连接的焊点。对焊膏的要求是具有多种涂布方式,特殊具有良好的印刷性能和再流焊性能,并在贮存时具有稳定性。 合金焊料粉 合金焊料粉是焊膏的主要成分,约占焊膏重量的８５％—90%。常用的合金焊料粉有以下几种: 锡 –　铅（Ｓn – Pb)、锡　– 铅 –　银(Sｎ – Pｂ – Aｇ）、锡 – 铅 –　铋（Sn – Pb – Bｉ）等。 合金焊料粉的成分和配比以及合金粉的外形、粒度和表面氧化度对焊膏的性能影响很大,因此制造工艺较高。 几种常用合金焊料粉的金属成分、熔点，最常用的合金成分为Ｓn６3Ｐｂ３。 Ｓn63Ｐｂ３７和Sｎ6２Pb3６Ag2,其中Ｓn6３Pｂ37的熔点为１8３０C，共晶状态,掺入2％的银以后熔点为1７9℃,为共晶状态，它具有较好的物理特性和优良的焊接性能,且不具腐蚀性,适用范围广,加入银可提高焊点的机械强度。 合金焊料粉的外形: 合金焊料粉的外形可分为球形和椭圆形（无定形),它们对焊膏性能的影响见表１．由此可见,球形焊料具有良好的性能。 常见合金焊料粉的颗粒度为（200／３25)目,对细间距印刷要求更细的金属颗粒度。合金焊料粉的表面氧化度与制造过程和外形、尺寸有关。相对而言，球状合金焊料粉的氧化度较小,通常氧化度应把握在０.５％以内,最好在10%—４%以下。 一般,由印刷钢板或网版的开口尺寸或注射器的口径来打算选择焊锡粉颗粒的大小和外形。不同的焊盘尺寸和元器件引脚应选用不同颗粒度的焊料粉，不能都选用小颗粒,由于小颗粒有大得多的表面积，使得焊剂在处理表面氧化时负担加重,表二为常用焊膏Sn６2Pｂ36Ag2的物理特性。 表1 　 　合金焊料粉的外形对焊膏性能的影响   球形 椭圆形 粘度 小 大 塌落度 大 小 印刷性 范围广，尤适合较细间距的丝网 适合漏版及较粗间距的丝网 注射滴涂 适合 不太适合 表面积 小 大 氧化度 低 高 焊点亮度 亮 不够光亮 表２　Sn6２Ｐb3６Ａｇ2焊膏的物理特性 合金成分 熔点（0C) 合金粉与焊剂比例(Ｗt） 合金粉颗粒度 合金粉外形 拉伸强度（Ｍpa） 粘度Ｐａ．s） 焊剂中氯含量(Ｗｔ) 延长率(％) Sn6２ Pｂ36 Ag2   17９—1８０   ８５:１5   300   球型和椭圆型混合   56.６   300   ０   159 2.2 焊剂 在焊膏中,焊剂是合金焊料粉的载体，其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的表面氧化物,使焊料快速集中并附着在被焊金属表面。 对焊剂的要求主要有以下几点: ａ 焊剂与合金焊料粉要混合均匀; b　要接受高沸点溶剂，防止再流焊时产行飞溅； ｃ 高粘度，使合金焊料粉与溶剂不会分层; d 低吸湿性,防止因水蒸汽引起飞溅； e 氯离子含量低。 焊剂的组成:通常，焊膏中的焊剂应包括以下几种成分:活性剂、成膜剂和胶粘剂、润湿剂、触变剂、溶剂和增稠剂以及其他各类添加剂。 焊剂的活性：对焊剂的活性必需把握,活性剂量太少可能因活性差而影响焊接效果，但活性剂量太多又会引起残留量的增加，甚至使腐蚀性增加,特殊是对焊剂中的卤素含量更需严格把握,表3列出了三种不同的卤素含量对其性能的影响。对免清洗焊膏,焊剂中卤素含量必需小于0.05%,甚至完全不含卤素,其活性主要靠加入有机酸来达到。 表3　不同卤素含量的焊剂 焊剂中卤素含量 特性 <０.05％ 润湿性不够好,粘度变化小,腐蚀性小 ０.2％ 通常用于焊接Ag-Sn-Pb镀层的电极或焊盘 >0．４% 用于Nｉ镀层合金的焊接，触变性差，残留在PCB上使稳定性变差,有强的腐蚀性 焊膏的组成及分类 焊膏中的合金焊料粉与焊剂的通用配比见表四。 表4　焊膏中焊料粉与焊剂的配比 成分 重量比（%) 体积比（%）ﻩ 合金焊料粉 ８5—90 ６０—50 焊剂 1５—10 4０—５0 其实,依据性能要求，焊剂的重量比还可扩大至8%—20％。焊膏中的焊剂的组成及含量对塌落度、粘度和触变性等影响很大。 金属含量较高（大于9０％)时，可以改善焊膏的塌落度,有利于形成饱满的焊点,并且由于焊剂量相对较少可削减焊剂残留物,有效防止焊球的消灭,缺点是对印刷和焊接工艺要求较严格;金属含量较低(小于85%)时,印刷性好,焊膏不易粘刮刀,漏版寿命长，润湿性好，此外加工较易,缺点是易塌落，易消灭焊球和桥接等缺陷。对通常的再流焊工艺,金属含量把握在8８％—９２%范围内，气相再流焊可把握在8５%左右。对细间距元器件的再流焊，为避开塌落,金属含量可大于92%,焊膏的分类可以按以下几种方法: 按熔点的凹凸分:一般高温焊膏为熔点大于250℃,低温焊膏熔点小于1５0０C，常用的焊膏熔点为1790Ｃ—1830Ｃ，成分为Sn6３Pb37和Ｓn6２Pb３6Ａｇ２。 按焊剂的活性分：一般可分为无活性(R),中等活性（ＲMＡ)和活性(RA)焊膏。常用的为中等活性焊膏。 按清洗方式分为有机溶剂清洗型,水清洗型,半水清洗型和免清洗型焊膏。常用的一般为免清洗型焊膏,在要求比较高的产品中可以使用需清洗的的焊膏。 焊膏的应用特性 ＳMT对焊膏有以下要求: 应用前具有的特性： 焊膏应用前需具备以下特性： 具有较长的贮存寿命,在０—10０C下保存3 — 6个月。贮存时不会发生化学变化,也不会消灭焊料粉和焊剂分别的现象,并保持其粘度和粘接性不变。 吸湿性小、低毒、无臭、无腐蚀性。 涂布时以及回流焊预热过程中具有的特性: 能接受丝网印刷、漏版印刷或注射滴涂等多种方式涂布,要具有良好的印刷性和滴涂性，脱模性良好,能连续顺当进行涂布，不会堵塞丝网或漏版的孔眼以及注射用的管嘴,也不会溢出不必要的焊膏。 有较长的工作寿命,在印刷或滴涂后通常要求能在常温下放置1２—24小时,其性能保持不变。 在印刷或涂布后以及在再流焊预热过程中,焊膏应保持原来的外形和大小，不产生堵塞。 再流焊加热时具有的特征: 良好的润湿性能。要正确选用焊剂中活性剂和润湿剂成分,以便达到润湿性能要求。 不发生焊料飞溅。这主要取决于焊膏的吸水性、焊膏中溶剂的类型、沸点和用量以及焊料粉中杂质类型和含量。 形成最少量的焊球。它与诸多因素有关，既取决于焊膏中氧化物含量、合金粉的颗粒外形及分布等因素,同时也与印刷和再流焊条件有关。 再流焊后具有的特性： 具有较好的焊接强度,确保不会因振动等因素消灭元器件脱落。 焊后残留物稳定性能好,无腐蚀，有较高的绝缘电阻，且清洗性好。 焊膏的选用 焊膏的选用主要依据工艺条件，使用要求及焊膏的性能。可以参考以下几点来选用不同的焊膏： 具有优异的保存稳定性。 具有良好的印刷性（流淌性、脱版性、连续印刷性)等。 印刷后在长时间内对SMD持有肯定的粘合性。 焊接后能得到良好的接合状态(焊点)。 其焊接成分,具高绝缘性，低腐蚀性。 对焊接后的焊剂残渣有良好的清洗性,清洗后不行留有残渣成分。 焊膏的申购 焊膏应依据需要提前２周选购,由工程师依据产品确定焊膏的型号和数量，报项目经理批准后购买，一般1—２周内到货。另外,如批量生产需要较多的焊膏，应保证有至少１周的焊膏使用量,一般为8罐左右,提前购买。 焊膏使用和贮存的留意事顶 焊膏购买到货后,应登记到达时间、保质期、型号,并为每罐焊膏编号。 焊膏应以密封形式保存在恒温、恒湿的冰箱内,温度在约为(2—10）0C,温度过高,焊剂与合金焊料粉起化学反应,使粘度上升影响其印刷性;温度过低(低于０0C）,焊剂中的松香会产生结晶现象，使焊膏外形恶化。 焊膏使用时,应提前至少2小时从冰箱中取出,写下时间、编号、使用者、应用的产品,并密封置于室温下，待焊膏达到室温时打开瓶盖。假如在低温下打开，简洁吸取水汽，再流焊时简洁产行锡珠。留意:不能把焊膏置于热风器、空调等旁边加速它的升温。 焊膏开封后,应至少用搅拌机或手工搅拌5分钟,使焊膏中的各成分均匀,降低焊膏的粘度。留意:用搅拌机进行搅拌时，搅拌频率要慢,大约１—２转／秒钟。 焊膏置于漏版本上超过30分钟未使用时,应先用丝印机的搅拌功能搅拌后再使用。若中间间隔时间较长，应将焊膏重新放回罐中并盖紧瓶盖,再次使用应按４)进行操作。 依据印制板的幅面及焊点的多少，打算第一次加到漏版上的焊膏量,一般第一次加200—3０0克，印刷一段时间后再适当加入一点。 焊膏印刷后应在24小时内贴装完，超过时间应把焊膏清洗后重新印刷。 焊膏开封后,原则上应在当天内一次用完，超过时间使用期的焊膏确定不能使用。 从漏版上刮回的焊膏也应密封冷藏。 １0)焊膏印刷时间的最佳温度为250C±３０Ｃ,温度以相对湿度6０%为宜。温度过高,焊膏简洁吸取水汽,在再流焊时产生锡珠。 焊膏的涂布 涂布焊膏的方法主要有三种：注射滴涂、丝网印刷和漏版印刷。注射滴涂是接受特地的安排器(Disｐｅnsoｒ)或手工来进行的，接受桶状焊膏,一般适合小批量生产。丝网印刷是接受尼龙或不锈钢丝状材料编成丝网,并在上面刻出图形，把焊膏漏印到PCB板上,一般适合组装密度不高的中小批量生产。而我们最常用到的是漏版印刷，接受黄铜或不锈钢钢片,在上面刻出图形,把焊膏印刷到PＣB板上。漏版的制作有三种方法：蚀刻、激光和电铸法。电铸法。电铸法由于加工成本高,在国内还没有流行,蚀刻法由于其弱点,一般只能用0.5mm间距以上的产品，激光法由于精度高,孔壁光滑,简洁脱模,价格比电铸法廉价，比蚀刻法也贵不了多少，特殊近来的厂家接受在孔壁上抛光的立方法，去除了毛刺，所以近来应用较广，它适合0.3mm以上间距的印刷。激光漏版一般接受０.05—1.00mm的钢片制作,常用的厚度为0．12mｍ—0．２mm之间。现在也有使用聚脂片制作,孔壁没有毛刺，使用橡胶刀，寿命也很长，但制作成本很高。国内很少使用。 焊接不良因及解决方法 焊膏质量、印刷和再流焊等诸多因素可能引起焊接不良,据统计，大约有7０%以上的缺陷是与焊膏印刷和再流焊过程有关。表五列出了一些常见的缺陷和解决方法。 焊膏的再利用和报废 原则上,焊膏在开封后必需在一天之内用完，否则剩余的焊膏就不能再使用，但是依据我们现在的阅历,还是可以做焊膏的再利用,可以参考以下几点来使用： 对于通信类高科技产品和中试项目，考虑到它们的要求较高,一般使用新焊膏,且应当在使用期之内。 对于